Определение концентрации растворов по закону Рауля (замерзание)

Молярная масса этанола (М2) составляет 46 г/моль.
Найдём Сm = (m2 1000) / М2 m1 = 400х1000/46х600 = 14,5 моль этанола на 1000 г воды.
Найдем понижение Тзам (значение Кк – таблица 1):
ΔТзам = Кк Сm = 1,85х14,5 = 26,825 ≈ 27
Зная, что температура замерзания воды составляет 0°С, находим:
Т1 = Т° - ΔТзам = 0 – 27 = - 27°С
Ответ: 40% (по массе) раствор этилового спирта будет кристаллизоваться при температуре минус 27°С.
Пример 5.
Сколько граммов сахарозы С12Н22О11 надо растворить в 100 г воды, чтобы понизить температуру кристаллизации на 1 градус.
Решение.
Из условия задачи ΔТзам = Т° – Т1 = 1
Молярная масса сахарозы (М2) составляет 342 г/моль.
Значение Кк – таблица 1.
ΔТзам = Кк Сm, тогда Сm = ΔТзам / Кк = 1 / 1,85 =0,54 моль/кг
Выразим массу сахарозы (m2) из выражения для моляльной концентрации Сm = (m2 1000) / М2 m1
m2 = (Сm М2 m1) / 1000 = (0,54 х 342 х 100) / 1000 = 18,468 г
Ответ: чтобы понизить температуру кристаллизации на 1 градус необходимо в 100 г воды растворить 18,468 г сахарозы.


Пример 6.
В каком соотношении должны находиться массы воды и этилового спирта (С2Н5ОН), чтобы при их смешении получить раствор, кристаллизующийся при температуре минус 20°С.
Решение.
Из условия задачи ΔТзам = Т° – Т1 = 20
Молярная масса этанола (М2) составляет 46 г/моль.
Значение Кк – таблица 1.
ΔТзам = Кк Сm, тогда Сm = ΔТзам / Кк = 20 / 1,85 =10,81 моль/кг
Из определения моляльной концентрации (Сm) следует, что необходимо взять 10,81 молей этилового спирта на 1000 г воды.
Найдем массу этанола (m2):
m2 = М2 ν = 46 х 10,81 = 497,26 г
На 1000 г воды необходимо взять 497,26 г этилового спирта (1000 / 497,26 = 2,011 ≈ 2). Т.е. на одну часть спирта нужно взять 2 части воды.
Ответ: массы воды и этилового спирта должны находиться в соотношении 2 : 1 соответственно, чтобы при их смешении получился раствор, кристаллизующийся при температуре минус 20°С.
Пример 7.
При растворении 15,0 г вещества в 200 г бензола получается не проводящий тока раствор, кристаллизующийся при температуре минус 1,5°С (температура замерзания чистого бензола 5,5°С). Определить молярную массу растворённого вещества и его массовую долю.
Решение.
Из условия задачи находим: ΔТзам = Т° – Т1 = 5,5 – (-1,5) = 7°.
Из уравнения ΔТзам = Кк Сm определяем моляльность раствора (значение Кк – таблица 1):
Сm = ΔТзам / Кк = 7 / 5,12 = 1,37 моль на 1000 г бензола.
Из условия задачи следует, что в 1000 г бензола (растворитель) находится 75 г растворённого вещества.
Поскольку эта масса соответствует 1,37 моль, то молярную массу растворённого вещества найдём из соотношения: М2 = m2 / ν = 75 / 1,37 = 54,74 г/моль.
Массовая доля – масса растворённого вещества в 100 г раствора w = (m2 / (m1 + m2))100%.
w = (15 / (200 + 15))100% = 6,97 % ≈ 7 %
Ответ: молярная масса растворённого вещества 54,74 г/моль, а его массовая доля 7 %.
Пример 8.
Найти моляльность и изотонический коэффициент раствора, содержащего 0,85 г хлорида цинка в 125 г воды, который кристаллизуется при температуре минус 0,23 °С.
Решение.
М2 (Молярная масса хлорида цинка ZnCl2) = 136,3 г/моль.
Найдём моляльную концентрацию соли в растворе:
Сm = (m2 1000) / М2 m1 = 0,85 х 1000 / 136,3 х 125 = 0,05 моль/кг
Теперь определим понижение температуры замерзания без учёта диссоциации электролита (ΔТзам.выч). Значение Кк – таблица 1.
ΔТзам.выч = Кк Сm = 1,85 х 0,05 = 0,093 °С
Для растворов электролитов ΔТзам = i Кк Сm
Сравнивая найденное значение температуры замерзания (ΔТзам.выч) с экспериментально определённым понижением температуры кристаллизации, вычисляем изотонический коэффициент i:
i = ΔТзам / ΔТзам.выч = 0,23 / 0,093 = 2,47.
Ответ: моляльность раствора (Сm) 0,05 моль/кг, а его изотонический коэффициент 2,47.





ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В реферате рассмотрены некоторые коллигативные свойства растворов. Особенное внимание уделено температуре замерзания растворов по сравнению с чистым растворителем, определению концентрации растворов по закону Рауля (замерзание). Рассмотрено 8 примеров на нахождение различных концентраций растворов, используя закон Рауля (замерзание).
























СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учебное пособие для вузов/Под ред. В.А. Рабиновича и Х.М. Рубиной. – М.: Интеграл-Пресс, 2001. – 240 с.
2. Коренев Ю.М. Овчаренко В.П. Общая и неорганическая химия. Част IV. Физико-химические свойства растворов. – М.: Издательство Московского Университета, 2004. – 48 с.
3. Савельев Г.Г., Смолова Л.М. Общая химия: учебное пособие / Г.Г. Савельев, Л.М. Смолова. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2006. – 202 с.
4.https://ivgpu.com/images/docs/ob-universitete/instituty-fakultety-kafedry/isgen/kafedry/khem/publikatsii/24.pdf
5. https://himya.ru/raulya-zakon.html
6. https://www.chemistry.org.ua/content/tiempieratury-zamierzaniia
7. https://xumuk.ru/spravochnik/644.html












2